(57)【要約】【課題】本発明は、２つの構造物を回転結合すると同時に軸動力を伝達する２自由度軸継手において、構造物の回転にともなって動力軸に誘起される干渉トルクを機械的に補償する課題を解決する。【解決手段】同軸２重差動機構により課題を解決する。外側差動機構で構造物を回転し、内側差動機構で動力を伝達することで、干渉トルクを機械的に補償する。【選択図】図１
2013079712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸２重差動機構を備える継手であって、外環および中環が、外側遊星体の自由回転を保持する、１つの保持体、または２つ以上の保持体、またはベアリングレース状の連続的な保持体により結合され、入力構造軸および出力構造軸が外側遊星体を介して差動機構をなし、中環および内環が、内側遊星体の自由回転を保持する、１つの保持体、または２つ以上の保持体、またはベアリングレース状の連続的な保持体により結合され、入力動力軸および出力動力軸が内側遊星体を介して差動機構をなす継手。
【請求項２】
請求項１の継手の内環に、内々側遊星体の自由回転を保持する、１つの保持体、または２つ以上の保持体、またはベアリングレース状の連続的な保持体と結合した内々環を結合し、２次入力動力軸および２次出力動力軸が内々側遊星体を介して差動機構をなす継手。
【請求項３】
請求項２と同じ要領で、請求項１の継手の内環に、２以上の差動機構を追加し、３以上の動力軸を得た継手。
【請求項４】
請求項１の継手を２つ利用する２軸継手であって、継手Ａの出力構造軸および継手Ｂの入力構造軸を連結体により結合し、継手Ａの出力動力軸および継手Ｂの入力動力軸を動力伝達系で連結した２軸継手。
【請求項５】
請求項４と同じ要領で、請求項１の継手に、請求項１の継手を２以上連結し、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【請求項６】
請求項４と同じ要領で、請求項２の継手を２つ連結し、２以上の動力を伝達する２軸継手。
【請求項７】
請求項５と同じ要領で、請求項２の継手を３以上連結し、３以上の動力を伝達する、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、２つの構造物を回転結合すると同時に軸動力を伝達する２自由度軸継手において、構造物の回転にともなって動力軸に誘起される干渉トルクを、機械的に補償する機構を備える継手に関する。
【背景技術】
【０００２】  ロボットハンドなどの精密多関節機構において、関節直近に大動力を配置することが難しい場合、ワイヤー、プーリー、ドライブシャフトなどの動力伝達機構を利用することにより、動力の設置箇所を移動する方法がとられる。ところが、伝達経路の経由する関節が回転するとき、伝達経路に曲げや引張などの干渉力が印加され、伝達軸に不要な干渉トルクを誘起する。このことが制御上の困難を生じ、精密多関節機構の産業利用を妨げている。【０００３】  本発明と背景を同じくする技術として、特許文献１は、遊星機構で干渉トルクを補償し、差動機構で動力を伝達する点において関連がある。【０００４】  同じく、特許文献２は、遊星機構で干渉トルクを補償する点において本発明と関連がある。【０００５】  しかし、いずれの発明も、複数の動力を同時に伝達することが困難であり、伝達できる動力の大きさにも制限があるものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６３７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、２つの構造物を回転結合すると同時に軸動力を伝達する２自由度軸継手において、構造物の回転にともなって動力軸に誘起される干渉トルクを機械的に補償する課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  同軸２重差動機構により課題を解決する。外側差動機構で構造物を回転し、内側差動機構で動力を伝達することで、干渉トルクを機械的に補償できる。
【発明の効果】
【０００９】  構造的に密であるため、コンパクトで、強度、剛性が高く、大動力の伝達に適する。【００１０】  電気回路を用いず、機械的要素のみで構成できるため、熱、衝撃、圧力、放射線、薬品に対する耐性が高い。【００１１】  駆動トルク、駆動角が正確に伝達されるため、フィードバック制御が不要。【００１２】  再帰的構造をもつため、動力軸の追加が容易。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】１つの動力を伝達する差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】本発明の効果を示した説明図である。
【図３】２つの動力を伝達する差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図４】２軸差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】  外側遊星体１（図１）は外側支持体２による保持を得て自由回転し、内側遊星体３は内側支持体４による保持を得て自由回転する。【００１５】  外環５および中環６は、外側支持体２により固定され、中環６および内環７は、内側支持体４により固定される。これにより、外環５、中環６、内環７は一体となって軸８に対して回転する。【００１６】  入力側構造軸９および出力側構造軸１０は、外側遊星体１を介して外側差動機構を形成し、継手として作用する。【００１７】  入力側動力軸１１および出力側動力軸１２は、内側遊星体３を介して内側差動機構を形成する。【００１８】  入力側構造軸９が出力側構造軸１０に対して回転するとき（図２）、内側差動機構の作用により、入力側動力軸駆動系１３および出力側動力軸駆動系１４の間に干渉トルクは発生せず、本発明の効用を得る。
【実施例２】
【００１９】  実施例１の継手において、内側遊星体３、内側支持体４および内環７が形成する遊星機構と機能的に相似な機構を、内々側遊星体１５、内々側支持体１６、内々環１７として、内環７の内側に設ける（図３）。【００２０】  入力側２次動力軸１８および出力側２次動力軸１９は、内々側遊星体１５を介して内々側差動機構を形成する。【００２１】  入力側構造軸９が出力側構造軸１０に対して回転するとき、実施例１と同様の作用により、入力側２次動力軸１８および出力側２次動力軸１９の間に干渉トルクは発生せず、２系統の動力軸について、同時に本発明の効用を得る。
【実施例３】
【００２２】  実施例１の継手Ａの出力側構造軸を、連結体２０により、別の継手Ｂの入力側構造軸と連結する（図４）。これにより、継手Ａの入力側構造軸の回転を継手Ｂの出力側構造軸に伝達する。【００２３】  継手Ａの出力側動力軸は、動力伝達系２１により、継手Ｂの入力側動力軸と結合し、継手Ａの入力側動力軸の回転を継手Ｂの出力側動力軸に伝達する。【００２４】  継手Ａの入力側構造軸が継手Ｂの出力側構造軸に対して回転するとき、実施例１と同様の作用により、継手Ａの入力側動力軸および継手Ｂの出力側動力軸の間に干渉トルクは発生せず、２軸機構において本発明の効用を得る。
【図１】
2013079712.tif 000003
【図２】
2013079712.tif 000004
【図３】
2013079712.tif 000005
【図４】
2013079712.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月10日(2012.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013079712.tif 000007
【図２】
2013079712.tif 000008
【図３】
2013079712.tif 000009
【図４】
2013079712.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの構造物を回転結合すると同時に軸動力を伝達する２自由度軸継手において、構造物の回転にともなって動力軸に誘起される干渉トルクを、機械的に補償する機構を備える継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドなどの精密多関節機構において、関節直近に大動力を配置することが硬しい場合、ワイヤー、プーリー、ドライブシャフトなどの動力伝達機構を利用することにより、動力の設置箇所を移動する方法がとられる。ところが、伝達経路の経由する関節が回転するとき、伝達経路に曲げや引張などの干渉力が印加され、伝達軸に不要な干渉トルクを誘起する。このことが制御上の困難を生じ、精密多関節機構の産業利用を妨げている。
【０００３】
本発明と背景を同じくする技術として、特許文献１は、遊星機構で干渉トルクを補償し、差動機構で動力を伝達する点において関連がある。
【０００４】
同じく、特許文献２は、遊星機構で干渉トルクを補償する点において本発明と関連がある。
【０００５】
しかし、いずれの発明も、複数の動力を同時に伝達することが困難であり、伝達できる動力の大きさにも制限があるものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６３７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、２つの構造物を回転結合すると同時に軸動力を伝達する２自由度軸継手において、構造物の回転にともなって動力軸に誘起される干渉トルクを機械的に補償する課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
同軸２重差動機構により課題を解決する。外側差動機構で構造物を回転し、内側差動機構で動力を伝達することで、干渉トルクを機械的に補償できる。
【発明の効果】
【０００９】
構造的に密であるため、コンパクトで、強度、剛性が高く、大動力の伝達に適する。
【００１０】
電気回路を用いず、機械的要素のみで構成できるため、熱、衝撃、圧力、放射線、薬品に対する耐性が高い。
【００１１】
駆動トルク、駆動角が正確に伝達される。
【００１２】
再帰的構造をもつため、動力軸の追加が容易。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】１つの動力を伝達する差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】本発明の効果を示した説明図である。
【図３】２つの動力を伝達する差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図４】２軸差動継手の実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
外側遊星体１（図１）は外側支持体２による保持を得て自由回転し、内側遊星体３は内側支持体４による保持を得て自由回転する。
【００１５】
外輪５および中輪６は、外側支持体２により固定され、中輪６および内輪７は、内側支持体４により固定される。これにより、外輪５、中輪６、内輪７は一体となって回転する。
【００１６】
入力側構造軸８および出力側構造軸９は、外側遊星体１を介して外側差動機構を形成し、継手として作用する。
【００１７】
入力側動力軸１０および出力側動力軸１１は、内側遊星体３を介して内側差動機構を形成する。
【００１８】
入力側構造軸８が出力側構造軸９に対して回転するとき（図２）、内側差動機構の作用により、入力側動力軸１０および出力側動力軸１１の間に干渉トルクは発生せず、本発明の効用を得る。
【実施例２】
【００１９】
実施例１の継手において、内側遊星体３、内側支持体４および内輪７が形成する差動機構と機能的に相似な機構を、内々側遊星体１２、内々側支持体１３、内々輪１４として、内輪７の内側に設ける（図３）。
【００２０】
入力側２次動力軸１５および出力側２次動力軸１６は、内々側遊星体１２を介して内々側差動機構を形成する。
【００２１】
入力側構造軸８が出力側構造軸９に対して回転するとき、実施例１と同様の作用により、入力側２次動力軸１５および出力側２次動力軸１６の間に干渉トルクは発生せず、２系統の動力軸について、同時に本発明の効用を得る。
【実施例３】
【００２２】
実施例１の継手Aの出力側構造軸を、連結体１７により、別の継手Bの入力側構造軸と連結する（図４）。
【００２３】
継手Aの出力側動力軸は、動力伝達系１８により、継手Bの入力側動力軸と結合し、継手Aの入力側動力軸の回転を継手Bの出力側動力軸に伝達する。
【００２４】
継手Aの入力側構造軸が継手Bの出力側構造軸に対して回転するとき、実施例１と同様の作用により、継手Aの入力側動力軸および継手Bの出力側動力軸の間に干渉トルクは発生せず、２軸機構において本発明の効用を得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸２重差動機構を備える継手であって、外輪、中輪、内輪、1以上の外側遊星体、1以上の外側保持体、入力構造軸、出力構造軸、1以上の内側遊星体、1以上の内側保持体、入力動力軸、出力動力軸からなる。外輪および中輪は、外側保持体に加わる力を支持し、外側保持体またはリブにより固定される。中輪および内輪は、内側保持体に加わる力を支持し、内側保持体またはリブにより固定される。外側遊星体は、外側保持体の支持を得て自由回転するとともに、外側保持体に力を伝達することで、入力構造軸および出力構造軸と差動機構をなす。内側遊星体は、内側保持体の支持を得て自由回転するとともに、内側保持体に力を伝達することで、入力動力軸および出力動力軸と差動機構をなす。以上の特徴を備える継手。
【請求項２】
同軸３重差動機構を備える継手であって、請求項１の継手、内々輪、1以上の内々側遊星体、1以上の内々側保持体、２次入力動力軸、２次出力動力軸からなる。内輪および内々輪は、内々側保持体に加わる力を支持し、内々側保持体またはリブにより結合される。内々側遊星体は、内々側保持体の支持を得て自由回転するとともに、内々側保持体に力を伝達することで、２次入力構造軸および２次出力構造軸と差動機構をなす。以上の特徴を備える継手。
【請求項３】
請求項２と同じ要領で、請求項１の継手の内輪に、２以上の差動機構を追加し、３以上の動力系統を得た継手。
【請求項４】
請求項１の継手を２つ利用する２軸継手であって、継手Aの出力構造軸および継手Bの入力構造軸を連結体により結合し、継手Aの出力動力軸および継手Bの入力動力軸を動力伝達系で連結した２軸継手。
【請求項５】
請求項４と同じ要領で、請求項１の継手に、請求項１の継手を２以上連結し、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【請求項６】
請求項４と同じ要領で、請求項２の継手を２つ連結し、２以上の動力を伝達する２軸継手。
【請求項７】
請求項５と同じ要領で、請求項２の継手を３以上連結し、３以上の動力を伝達する、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月22日(2012.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸２重差動機構を備える継手であって、外輪、中輪、内輪、1以上の外側遊星体、1以上の外側支持体、入力構造軸、出力構造軸、1以上の内側遊星体、1以上の内側支持体、入力動力軸、出力動力軸からなり、外輪および中輪が、外側支持体に加わる力を支持するとともに、外側支持体またはリブにより固定され、中輪および内輪が、内側支持体に加わる力を支持するとともに、内側支持体またはリブにより固定され、外側遊星体が、外側支持体の支持を得て自由回転するとともに、外側支持体に力を伝達することで、入力構造軸および出力構造軸と差動機構をなし、内側遊星体が、内側支持体の支持を得て自由回転するとともに、内側支持体に力を伝達することで、入力動力軸および出力動力軸と差動機構をなすことを特徴とする継手。
【請求項２】
同軸３重差動機構を備える継手であって、請求項１の継手、内々輪、1以上の内々側遊星体、1以上の内々側支持体、２次入力動力軸、２次出力動力軸からなり、内輪および内々輪が、内々側支持体に加わる力を支持するとともに、内々側支持体またはリブにより結合され、内々側遊星体が、内々側支持体の支持を得て自由回転するとともに、内々側支持体に力を伝達することで、２次入力動力軸および２次出力動力軸と差動機構をなすことを特徴とする継手。
【請求項３】
同軸の４重以上の差動機構を備える継手であって、内々輪、１以上の内々側遊星体、１以上の内々側支持体、２次入力動力軸、２次出力動力軸が構成する差動機構、ならびに、請求項１の継手からなり、請求項１の継手の構造を起点として、最も内側の輪および内々輪が、内々側支持体に加わる力を支持するとともに、内々側支持体またはリブにより結合され、内々側遊星体が、内々側支持体の支持を得て自由回転するとともに、内々側支持体に力を伝達することで、２次入力動力軸および２次出力動力軸と差動機構をなすように構成し、内々輪を最も内側の輪とする方法により、これを再帰的に適用することで複数の差動機構を追加し、入力動力軸、遊星体、出力動力軸からなる動力系統を３以上得た継手。
【請求項４】
請求項１の継手を２つ利用する２軸継手であって、第１の継手の出力構造軸および第２の継手の入力構造軸を連結体により結合し、第１の継手の出力動力軸および第２の継手の入力動力軸を動力伝達系で連結した２軸継手。
【請求項５】
請求項１の継手を３以上利用する多軸継手であって、請求項１の継手の構造を起点として、最も後段の出力構造軸と新しい継手の入力構造軸を連結体により結合し、最も後段の出力動力軸と新しい継手の入力動力軸を動力伝達系で連結し、新しい継手の出力構造軸を最も後段の出力構造軸とし、新しい継手の出力動力軸を最も後段の出力動力軸とする方法により、これを再帰的に適用して継手を追加し、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【請求項６】
請求項２の継手を２つ利用する２軸継手であって、第１の継手の出力構造軸および第２の継手の入力構造軸を連結体により結合し、第１の継手の出力動力軸および第２の継手の入力動力軸を動力伝達系で連結し、第１の継手の２次出力動力軸および第２の継手の２次入力動力軸を動力伝達系で連結した２軸継手。
【請求項７】
請求項２の継手を３以上利用する多軸継手であって、請求項２の継手の構造を起点として、最も後段の出力構造軸と新しい継手の入力構造軸を連結体により結合し、最も後段の出力動力軸と新しい継手の入力動力軸を動力伝達系で連結し、最も後段の２次出力動力軸と新しい継手の２次入力動力軸を動力伝達系で連結し、新しい継手の出力構造軸を最も後段の出力構造軸とし、新しい継手の出力動力軸を最も後段の出力動力軸とし、新しい継手の２次出力動力軸を最も後段の２次出力動力軸とする方法により、これを再帰的に適用して継手を追加し、３以上の回転自由度を得た多軸継手。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013079712.tif 000011